FR3085011A1 - Procede de percage orbital et dispositif de percage orbital - Google Patents

Procede de percage orbital et dispositif de percage orbital Download PDF

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Abstract

Procédé de perçage orbital, comprenant les étapes : (a) fournitures d'un dispositif de perçage orbital (1) comprenant, sur un même bâti (10) : - un moteur (11), - un outil de coupe (12), entraîné par ledit moteur (11), - un premier excentrique (13), recevant ledit moteur (11), - un deuxième excentrique (14), recevant le premier excentrique (13), - un corps de référence (15), recevant le deuxième excentrique (14), (b) réalisation d'un perçage par le parcours par l'outil de coupe (12) d'une trajectoire (T) déterminée, avec : - mise en rotation de l'outil de coupe (12), - mises en rotations du premier excentrique (13) et du deuxième excentrique (14), de sorte que l'outil de coupe (12) effectue également une rotation (R 12) autour de l'axe (A 15) du corps de référence (15), et - pilotage de la position angulaire θ 13 du premier excentrique (13), et de la position angulaire θ 14 du deuxième excentrique (14).

Description

La présente invention concerne un procédé de perçage orbital et un dispositif de perçage orbital.
Le domaine de l’invention est celui de l’usinage de pièces et notamment de pièces en métal ou en matériau composite, notamment employées dans l’industrie aéronautique.
De façon bien connue le perçage orbital consiste en la réalisation d’un trou à l’aide d’un outil de coupe se déplaçant selon une trajectoire orbitale résultant de la combinaison :
- d’une première rotation de l’outil de coupe autour de son axe, et
- d’une deuxième rotation de l’outil de coupe autour d’un axe de rotation décentré, décalé radialement par rapport à l’axe de l’outil de coupe.
L’entraînement en rotation de l’outil de coupe autour de ces deux axes de rotation combinés permet à l’outil de coupe de décrire un mouvement orbital et de réaliser un perçage de forme circulaire à la forme et aux dimensions souhaitées.
Le décalage radial entre ces deux axes de rotation peut généralement être réglé afin de pouvoir réaliser des perçages de forme circulaire de différentes dimensions avec le même outil de coupe, avec une grande précision dans les cotes de fabrication, par l’intermédiaire de différents moyens de réglage.
On connaît par exemple du document WO 01/15870, un dispositif de perçage orbital comprenant une fraise entraînée par un moteur pneumatique, ledit moteur étant de forme sensiblement cylindrique.
Le moteur est monté fixe dans une première bague excentrée par rapport à l’axe de rotation du rotor du moteur, elle-même montée dans une deuxième bague excentrée par rapport à la première bague excentrée, d’axe de rotation parallèle à celui de la première bague excentrée.
Le décalage entre les deux axes de rotation de la fraise est réglé en ajustant la position relative entre les bagues excentrées par l’intermédiaire d’une vis montée sur la deuxième bague excentrée dont le filet vient engrener avec une denture disposée sur le pourtour de la première bague excentrée. Une deuxième vis de pression, montée également sur la deuxième bague excentrée permet de bloquer la deuxième bague excentrée par rapport à la première bague excentrée.
Un tel dispositif présente plusieurs inconvénients. Premièrement, le réglage du décalage se fait de façon manuelle par un opérateur et peut donc s’avérer imprécis, ce qui nuira à la qualité de fabrication des pièces usinées avec un tel dispositif.
De plus, le réglage du décalage ne peut se faire que lorsque la fraise n’est pas en rotation, ce qui augmente le temps de réalisation des opérations de perçage réalisées avec un tel dispositif.
On connaît également du document WO 2009/005446 Al un outil de perçage orbital destiné à être monté sur une broche de machine-outil, comprenant :
- un corps excentrique extérieur comprenant un trou excentrique cylindrique s’étendant longitudinalement,
- un corps excentrique intérieur monté rotatif dans le trou excentrique du corps excentrique extérieur et possédant également un trou excentrique cylindrique s’étendant longitudinalement,
- un moteur de broche pour recevoir de façon amovible un outil de coupe et monté rotatif dans le trou excentrique du corps excentrique intérieur,
- un porte-outil attaché de façon concentrique à une extrémité de machine-outil du corps excentrique extérieur pour monter ce dernier de manière amovible à une broche de machine-outil pour l’entraînement en rotation du corps excentrique extérieur,
- des moyens d’ajustement du décalage radial, comprenant un moteur électrique et une courroie d’entraînement, configurés pour entraîner en rotation le corps excentrique intérieur par rapport au corps excentrique extérieur pour ajuster le décalage radial de l’axe de rotation du moteur par rapport à l’axe de rotation du moteur de broche de la broche de la machine-outil, et
- un moyen pour transférer la puissance au moteur de broche et aux moyens d’ajustement du décalage radial.
Même si ce dispositif présente l’avantage de permettre un réglage plus précis qu’un réglage manuel grâce à l’emploi d’un moteur électrique pour entraîner le déplacement du corps excentrique extérieur par rapport au corps excentrique intérieur, celui-ci présente encore plusieurs inconvénients.
En effet, l’emploi d’une courroie pour réaliser l’entraînement du corps excentrique extérieur par rapport au corps excentrique intérieur peut entraîner des imprécisions dans le réglage du décalage du corps excentrique extérieur par rapport au corps excentrique intérieur, à cause de la distension de la courroie au cours du temps.
En fonctionnement, le porte outil de l’outil de perçage orbital est fixé à la broche d’une machine-outil, l’outil de perçage orbital étant prévu pour pivoter dans son ensemble sous l’action de la broche, y compris le moteur de broche recevant l’outil de coupe, et le moteur des moyens d’ajustement du décalage radial. Un défaut d’un tel outil est qu’il nécessite des connecteurs électriques tournant pour l’alimentation électrique de ces deux moteurs.
Le mouvement orbital est obtenu par mise en rotation de la broche par un moteur de la machine-outil, et la mise en rotation de l’outil de coupe autour de son axe par le moteur de broche de l’outil, le moteur des moyens d’ajustement du décalage radial étant alors à l’arrêt.
Un deuxième défaut d’un tel outil de perçage orbital est donc qu’il n’est pas autonome, nécessitant d’être combiné avec la broche d’une machine-outil pour permettre la mise en œuvre d’un perçage orbital.
Par ailleurs, les dispositifs décrits dans les documents WO 01/15870 et WO 2009/005446 Al ne permettent que la réalisation de perçage de section sensiblement circulaire.
L’invention se propose de pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs et des procédés de perçage orbital de l’état de la technique en proposant un procédé et un dispositif de perçage orbital permettant de régler de façon précise le décalage radial entre les deux axes de rotation du mouvement orbital
Un autre objectif de la présente invention est, au moins selon un mode de réalisation, de permettre de réaliser rapidement des perçages d’une plus grande diversité, en termes de forme et de dimensions, par comparaison avec l’état de la technique précité.
Un autre but de la présente invention est, au moins selon un mode de réalisation de proposer un dispositif de perçage autonome en ce qu’il ne nécessite pas d’être couplé à la broche d’une machine-outil pour l’obtention d’un perçage orbital.
Ainsi, l’invention concerne un procédé de perçage orbital pour la réalisation d’un perçage dans une pièce, comprenant les étapes :
(a) fournitures d’un dispositif de perçage orbital comprenant, sur un même bâti :
- un moteur,
- un outil de coupe, entraîné en rotation sur lui-même par ledit moteur, autour de son axe de rotation,
- un premier excentrique, intérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant ledit moteur, ledit premier excentrique étant configuré pour être monté mobile en rotation par rapport au moteur, ledit moteur étant configuré pour être monté immobile en rotation par rapport au bâti autour de l’axe de rotation de l’outil de coupe sur luimême, ledit corps cylindrique creux comprenant une paroi cylindrique intérieure d’axe A13i et une paroi cylindrique extérieure d’axe A 13e, l’axe de la paroi cylindrique intérieure étant décalé d’une distance E13 par rapport à l’axe de la paroi cylindrique extérieure,
- un deuxième excentrique, extérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant le premier excentrique, monté mobile en rotation par rapport au deuxième excentrique, le deuxième excentrique comprenant une paroi cylindrique intérieure d’axe A14i et une paroi cylindrique extérieure d’axe A14e, l’axe de la paroi cylindrique intérieure étant décalé d’une distance E14 par rapport à l’axe de la paroi cylindrique extérieure,
- un corps de référence, solidaire du bâti, comprenant une paroi cylindre intérieure d’axe A15, recevant le deuxième excentrique, monté mobile en rotation par rapport au corps de référence,
- un premier moyen d’entraînement configuré pour entraîner en rotation le premier excentrique par rapport au bâti,
- un deuxième moyen d’entraînement, distinct du premier moyen d’entrainement, configuré pour entraîner en rotation le deuxième excentrique par rapport au bâti, (b) réalisation d’un perçage à la forme et aux dimensions souhaitées par le parcours par l’outil de coupe d’une trajectoire déterminée avec :
- mise en rotation de l’outil de coupe sur lui-même autour de son axe de rotation,
- mises en rotations continues et simultanées du premier excentrique par rapport au bâti à une vitesse de rotation ω13, et du deuxième excentrique par rapport au bâti à une vitesse de rotation ω14 de sorte que l’outil de coupe effectue également une rotation autour de l’axe du corps de référence de rayon, correspondant à la distance séparant l’axe du corps de référence de l’axe de rotation de l’outil de coupe sur lui-même, et
- pilotage en continu et simultanément de la position angulaire et de la vitesse de rotation par rapport au bâti du premier excentrique, et de la position angulaire et de la vitesse de rotation par rapport au bâti du deuxième excentrique, de telle sorte que l’outil de coupe suive ladite trajectoire déterminée, située dans une zone définie entre le cercle, centré sur l’axe et de rayon IE13-E14I, et le cercle, centré sur l’axe et de rayon E13+E14.
Selon l’invention, le procédé convient pour reproduire n’importe quelle trajectoire de l’outil de coupe dans ladite zone par contrôle en continu au cours du perçage du décalage angulaire entre la position angulaire par rapport au bâti du premier excentrique et la position angulaire par rapport au bâti du deuxième excentrique.
Selon des caractéristiques optionnelles de l’invention, prises seules ou en combinaison :
- dans le procédé :
- on définit une pluralité de points appartenant à ladite trajectoire déterminée, et on détermine, pour chaque point, la position angulaire du premier excentrique par rapport au bâti et la position angulaire du deuxième excentrique par rapport au bâti permettant à l’outil de coupe d’atteindre chacun des points de la trajectoire au cours de sa rotation autour de l’axe du corps de référence, et
- on pilote en continu et simultanément la position angulaire et la vitesse de rotation par rapport au bâti du premier excentrique, et la position angulaire et la vitesse de rotation par rapport au bâti du deuxième excentrique, avec contrôle du décalage angulaire, de sorte que l’outil de coupe passe par chacun des points de la trajectoire au cours de sa rotation autour de l’axe du corps de référence,
- l’écart entre l’axe de la paroi intérieure et l’axe de la paroi extérieure du premier excentrique est égal à l’écart entre l’axe de la paroi intérieure et l’axe de la paroi extérieure du deuxième excentrique, le procédé convenant ainsi pour reproduire n’importe quelle trajectoire de l’outil de coupe dans ladite zone formant un disque, centrée sur l’axe du corps de référence, de rayon E13+E14,
- la trajectoire déterminée comprend, au moins sur une section, une trajectoire circulaire, et dans lequel on pilote la position angulaire et la vitesse de rotation du premier excentrique par rapport au bâti et la position angulaire et la vitesse de rotation du deuxième excentrique par rapport au bâti, de telle sorte que le décalage angulaire demeure constant lors de la rotation de l’outil de coupe autour de l’axe du corps de référence de sorte à ce que l’outil de coupe décrive une rotation autour de l’axe du corps de référence de rayon constant et suive ladite trajectoire circulaire,
- la trajectoire déterminée comprend, au moins sur une section, une trajectoire non circulaire, et dans lequel on pilote la position angulaire et la vitesse de rotation du premier excentrique par rapport au bâti et la position angulaire et la vitesse de rotation du deuxième excentrique par rapport au bâti, de telle sorte que le décalage angulaire varie lors de la rotation de l’outil de coupe autour de l’axe du corps de référence de sorte à ce que l’outil de coupe décrive une rotation autour de l’axe du corps de référence de rayon D12 variable et suive ladite trajectoire non circulaire.
L’invention concerne également un dispositif de perçage orbital comprenant, sur un même bâti :
- un moteur,
- un outil de coupe entraîné en rotation sur lui-même par ledit moteur, autour de son axe de rotation,
- un premier excentrique, intérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant ledit moteur, ledit premier excentrique étant configuré pour être monté mobile en rotation par rapport au moteur, ledit moteur étant configuré pour être monté immobile en rotation par rapport au bâti autour de l’axe de rotation de l’outil de coupe sur luimême, le premier excentrique comprenant une paroi cylindrique intérieure d’axe A13i et une paroi cylindrique extérieure d’axe A 13e, l’axe de la paroi cylindrique intérieure étant décalé d’une distance E13 par rapport à l’axe de la paroi cylindrique extérieure,
- un deuxième excentrique, extérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant le premier excentrique, monté mobile en rotation par rapport au deuxième excentrique, le deuxième excentrique comprenant une paroi cylindrique intérieure d’axe A14i et une paroi cylindrique extérieure d’axe A14e, l’axe de la paroi cylindrique intérieure étant décalé par rapport à l’axe de la paroi cylindrique extérieure,
- un corps de référence, solidaire du bâti, comprenant une paroi cylindre intérieure d’axe A15i, recevant le deuxième excentrique, monté mobile en rotation par rapport au corps de référence,
- un premier moyen d’entraînement configuré pour entraîner en rotation le premier excentrique par rapport au bâti, à une vitesse de rotation ωΐ,
- un deuxième moyen d’entraînement configuré pour entraîner en rotation le deuxième excentrique par rapport au bâti à une vitesse de rotation ω2, simultanément à la rotation du premier excentrique par rapport au bâti,
- des moyens de pilotage configurés pour la réalisation d’un perçage à la forme et aux dimensions souhaitées par le parcours par l’outil de coupe d’une trajectoire déterminée, par la mise en œuvre des étapes suivantes :
- mise en rotation de l’outil de coupe sur lui-même autour de son axe de rotation,
- mises en rotations continues et simultanées du premier excentrique par rapport au bâti à une vitesse de rotation ω 13, et du deuxième excentrique par rapport au bâti à une vitesse de rotation ω14 de sorte que l’outil de coupe effectue également une rotation autour de l’axe du corps de référence de rayon, correspondant à la distance séparant l’axe du corps de référence de l’axe de rotation de l’outil de coupe sur lui-même, et
- pilotage en continu et simultanément de la position angulaire et de la vitesse de rotation par rapport au bâti du premier excentrique, et de la position angulaire et de la vitesse de rotation par rapport au bâti du deuxième excentrique, de telle sorte que l’outil de coupe suive ladite trajectoire déterminée, située dans une zone définie entre le cercle, centré sur l’axe et de rayon IE13-E14I, et le cercle, centré sur l’axe et de rayon El 3+E 14.
Selon l’invention, lesdits moyens de pilotage conviennent pour reproduire n’importe quelle trajectoire de l’outil de coupe dans ladite zone par contrôle en continu au cours du perçage du décalage angulaire entre la position angulaire par rapport au bâti du premier excentrique et la position angulaire par rapport au bâti du deuxième excentrique.
Selon des caractéristiques optionnelles de l’invention, prises seules ou en combinaison :
- le premier moyen d’entraînement comprend une première couronne dentée périphérique, montée rotative autour de l’axe du corps de référence, solidaire en rotation du premier excentrique, et un moteur, solidaire du bâti, avec un pignon denté monté sur l’arbre d’entraînement du moteur venant engrener avec ladite première couronne dentée, la première couronne dentée et le premier excentrique étant solidaires par l’intermédiaire d’un joint d’Oldham afin de compenser le désaxement entre la première couronne dentée et le premier excentrique ;
- le deuxième moyen d’entraînement comprend une deuxième couronne dentée périphérique, solidaire et coaxiale à la paroi cylindrique extérieure du deuxième excentrique et un moteur avec un pignon denté monté sur l’arbre d’entraînement du moteur et venant engrener avec ladite couronne dentée ;
- le moteur du premier moyen d’entraînement et le moteur du deuxième moyen d’entraînement sont fixés sur une même paroi de fixation, solidaire du bâti ;
- la première couronne dentée du premier moyen d’entraînement et la deuxième couronne dentée du deuxième moyen d’entrainement son identiques, présentant un même diamètre, un même nombre de dents, et un même pas et profil de denture ;
- le dispositif de perçage orbital comprend en outre des moyens d’entraînement en translation de l’outil de coupe, selon une direction parallèle à l’axe de rotation de l’outil de coupe sur lui-même, afin de permettre le déplacement en translation de l’outil de coupe ;
- les moyens d’entraînement en translation comprennent un système vis/écrou, comprenant une tige filetée entraînée en rotation par l’intermédiaire d’un moteur et un écrou monté mobile en translation par rapport au bâti, ladite tige filetée étant reçue dans ledit écrou ;
- le moteur des moyens d’entraînement en translation est fixé sur ladite paroi de fixation du bâti ;
- le moteur entraînant l’outil de coupe en rotation sur lui-même comprend un stator et un rotor, l’outil de coupe étant monté en entraînement direct sur ledit rotor dudit moteur rigidement solidaire du rotor ;
- le moteur entraînant l’outil de coupe en rotation sur lui-même comprend des moyens de branchement, prévus pour être branchés à une alimentation en énergie, afin d’alimenter ledit moteur en énergie, lesdits moyens de branchement étant disposés au niveau d’une extrémité longitudinale arrière du moteur, à l’opposé de l’outil de coupe, et montés mobiles en rotation autour de l’axe de rotation de l’outil de coupe sur luimême, avec un débattement angulaire limité, et dans lequel un doigt de branchement, mobile en rotation et en translation par rapport au bâti est prévu afin d’assurer le branchement d’une source d’énergie auxdits moyens de branchement, et bloquant la rotation du moteur autour de l’axe de rotation de l’outil de coupe sur lui-même tout en assurant son guidage par rapport au bâti lors de la mise en rotation du premier excentrique et du deuxième excentrique par rapport au bâti.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de perçage selon un mode de réalisation conforme à l’invention,
- la figure 2a est une représentation schématique en coupe d’une portion du dispositif de perçage selon un mode de réalisation conforme à l’invention,
- la figure 2b est une représentation schématique en coupe du premier excentrique du dispositif de perçage de la figure 2,
- la figure 2c est une représentation schématique en coupe du deuxième excentrique du dispositif de perçage de la figure 2,
- la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III du dispositif de la figure 1,
- la figure 4 est une vue de dessus d’une trajectoire de forme elliptique suivie par l’outil de coupe au cours du procédé de perçage orbital selon un mode de réalisation conforme à l’invention,
- la figure 5 représente de façon schématique une possibilité de trajectoire parcourue par l’outil de coupe au cours du procédé de perçage orbital selon un mode de réalisation de l’invention,
- la figure 6 est une vue en perspective éclatée des moyens de branchement du moteur, de la paroi de fixation du bâti et du doigt de branchement du dispositif de perçage orbital de la figure,
- la figure 7 représente de façon schématique la zone dans laquelle la trajectoire suivie par l’outil de coupe peut se situer lors du procédé de perçage orbital selon un mode de réalisation conforme à l’invention.
L’invention concerne un procédé de perçage orbital pour la réalisation d’un perçage dans une pièce, comprenant les étapes :
(a) fournitures d’un dispositif de perçage orbital 1 comprenant, sur un même bâti 10 :
- un moteur 11,
- un outil de coupe 12, entraîné en rotation sur lui-même par ledit moteur 11, autour de son axe de rotation A12,
- un premier excentrique 13, intérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant ledit moteur 11, ledit premier excentrique 13 étant configuré pour être monté mobile en rotation par rapport au moteur 11, le ledit moteur 11 étant lui-même configuré pour être monté immobile en rotation par rapport au bâti 10 autour de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, ledit corps cylindrique creux comprenant une paroi cylindrique intérieure 13i d’axe A13i, et une paroi cylindrique extérieure 13e d’axe A 13e, l’axe A13i de la paroi cylindrique intérieure 13i étant décalé d’un distance E13 par rapport à l’axe A 13e de la paroi cylindrique extérieure 13e,
- un deuxième excentrique 14, extérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant le premier excentrique 13, monté mobile en rotation par rapport au deuxième excentrique 14, le deuxième excentrique comprenant une paroi cylindrique intérieure 14i d’axe A14i, et une paroi cylindrique extérieure 14e d’axe A14e, l’axe A14i de la paroi cylindrique intérieure 14i étant décalé d’une distance E14 par rapport à l’axe A14e de la paroi cylindrique extérieure 14e,
- un corps de référence 15, solidaire du bâti 10, comprenant une paroi cylindrique intérieure 15i d’axe A15, recevant le deuxième excentrique 14 monté mobile en rotation par rapport au corps de référence 15,
- un premier moyen d’entraînement 130 configuré pour entraîner en rotation le premier excentrique 13 par rapport au bâti 10,
- un deuxième moyen d’entraînement 140, distinct du premier moyen d’entrainement 130, configuré pour entraîner en rotation le deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10, (b) réalisation d’un perçage à la forme et aux dimensions souhaitées par le parcours par l’outil de coupe 12 d’une trajectoire T déterminée, avec :
- mise en rotation de l’outil de coupe 12 autour de son axe A12 par l’action du moteur H,
- mises en rotations continues et simultanées du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 par le premier moyen d’entraînement 130 à une vitesse de rotation ω13, et du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti à une vitesse de rotation ω14 par le deuxième moyen d’entraînement 140, de sorte que l’outil de coupe 12 effectue également une rotation R12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 de rayon D12, correspondant à la distance séparant l’axe A15 du corps de référence 15 de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, et
- pilotage en continu et simultanément de la position angulaire Θ13 et de la vitesse de rotation ω13 par rapport au bâti 10 du premier excentrique 13, et de la position angulaire Θ14 et de la vitesse de rotation ω14 par rapport au bâti 10 du deuxième excentrique 14, de telle sorte que l’outil de coupe 12 suive ladite trajectoire T déterminée, située dans une zone Z12 définie entre le cercle C, centré sur l’axe A15 et de rayon IE13-E141, et le cercle C’, centré sur l’axe A15 et de rayon E13+E14, et lequel le procédé convient pour reproduire n’importe quelle trajectoire T de l’outil de coupe 12 dans ladite zone Z12 par contrôle en continu du décalage angulaire Θ14- Θ13 entre la position angulaire Θ13 par rapport au bâti 10 du premier excentrique 13 et la position angulaire Θ14 par rapport au bâti 10 du deuxième excentrique 14.
Ainsi, grâce au procédé selon l’invention, il est possible d’ajuster en temps réel, au cours de l’opération de perçage de la pièce, la trajectoire orbitale de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence, de sorte à ce qu’il suive la trajectoire T déterminée pour obtenir la forme du perçage souhaité.
Comme visible sur la figure 4, le décalage angulaire Θ14-Θ13 entre les deux excentriques 13, 14 déterminera directement les caractéristiques de la trajectoire orbitale T parcourue par l’outil de coupe 12 au cours du procédé de perçage orbital.
Comme visible sur l’exemple de réalisation de la figure 7, il est ainsi possible de réaliser dans une pièce des perçages avec une grande variété de formes déterminées, comprises dans ladite zone Z12, par exemple un disque, un anneau ou encore une droite, à titre d’exemples non limitatifs
Comme visible sur l’exemple de réalisation de la figure 4, le décalage angulaire Θ13 du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 correspond à l’inclinaison de la droite passant par l’axe A13i de la paroi intérieure 13i et l’axe A13e de la paroi extérieure 13e par rapport à un axe horizontal A15X de référence du bâti 10, tandis que le décalage angulaire Θ14 du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10 correspond à l’inclinaison de la droite passant par l’axe A14i de la paroi intérieure 14i et l’axe A14e de la paroi extérieure 14e par rapport à un axe horizontal A15X de référence du bâti 10.
Comme visible sur la figure 5, au cours du procédé de perçage orbital selon l’invention, l’outil de coupe 12, et plus particulièrement ses arêtes de coupe, peut parcourir une trajectoire, orbitale, résultant de la combinaison :
- d’une rotation de l’outil de coupe 12 autour de son axe A12, et
- d’une rotation R12 de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15, décalé radialement par rapport à l’axe A12 de l’outil de coupe 12.
Le décalage radial D12 entre l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même et l’axe A15 du corps de référence 15 correspond au rayon D12 de la rotation R12.
Ainsi, en modifiant le décalage angulaire Θ14-Θ13 entre le premier excentrique 13 et le deuxième excentrique 14, on peut faire varier leur position relative, et donc le rayon D12 de la rotation R12 de l’outil de coupe 12, définissant la trajectoire parcourue par l’outil de coupe 12.
Avantageusement, le contrôle du décalage angulaire Θ14-Θ13 et de la vitesse de rotation ω13 du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 et de la vitesse de rotation ω14 du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10 peut être réalisé de façon dynamique au cours du procédé de perçage par des moyens de contrôle, comprenant par exemple un circuit de commande électronique (non visible sur les figures). Ledit circuit de commande peut par exemple être logé dans un boîtier solidaire du bâti 10.
L’outil de coupe 12 peut par exemple être une fraise.
Le moteur 11 peut être de forme cylindrique, et, afin de faciliter le pilotage du procédé selon l’invention, être un moteur électrique.
Avantageusement, le moteur électrique 11 comprend un stator et un rotor, ledit moteur 11 étant par exemple un moteur à rotor externe, afin de disposer d’un couple moteur important.
Afin de faciliter la rotation du premier excentrique 13 par rapport au deuxième excentrique 14 et/ou du deuxième excentrique 14 par rapport au corps de référence 15 du bâti 10, il peut être prévu des roulements (non représentés) entre la paroi extérieure 13e du premier excentrique 13, et la paroi intérieure 14i du deuxième excentrique 14, respectivement entre la paroi extérieure 14e du deuxième excentrique 14 et la paroi intérieure 15i du corps de référence 15.
Alternativement, les vitesses de rotation ω13 du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 et ω14 du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10 demeurant faibles par rapport à la vitesse de rotation de l’outil 12 autour de son axe A12, aucun moyen de guidage supplémentaire n’est prévu entre la paroi extérieure 13e du premier excentrique 13, et la paroi intérieure 14i du deuxième excentrique 14 amenées à glisser l’une sur l’autre et/ou entre la paroi extérieure 14e du deuxième excentrique 14 et la paroi intérieure 15i du corps de référence 15 amenées à glisser l’une sur l’autre, le premier excentrique 13, le deuxième excentrique 14 et/ou le corps de référence 15 étant configurés comme des paliers lisses, c’est-à-dire fabriqués avec des tolérances de fabrication telles et dans matériaux tels, que le frottement entre leurs différentes surfaces d’interaction est minimal.
Le premier excentrique 13 et le deuxième excentrique 14 peuvent ainsi être des pièces monoblocs, par exemple en bronze, ou en un alliage à base de bronze, ou encore en acier ou en un alliage à base d’acier.
La vitesse de rotation ω13 du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 et la vitesse de rotation ω14 du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10 sont déterminées en fonction des différentes positions angulaires Θ13, Θ14 prises par le premier excentrique 13 et par le deuxième excentrique 14 pour le parcours par l’outil de coupe 12 de ladite trajectoire T déterminée et par la vitesse de rotation de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 de sorte à permettre le perçage dans la pièce avec une qualité de fabrication satisfaisante.
Selon un mode de réalisation, dans le procédé :
- on définit une pluralité de points Mn appartenant à ladite trajectoire déterminée T, et on détermine, pour chaque point Mn, la position angulaire Θ13η du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 et la position angulaire Θ14η du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10 permettant à l’outil de coupe 12 d’atteindre chacun des points Mn de la trajectoire T au cours de sa rotation autour de l’axe A15 du corps de référence 15, et
- on pilote en continu et simultanément la position angulaire Θ13 et la vitesse de rotation ω13 par rapport au bâti 10 du premier excentrique 13, et la position angulaire Θ14 et la vitesse de rotation ω14 par rapport au bâti 10 du deuxième excentrique 14, avec contrôle du décalage angulaire Θ14-Θ13, de sorte que l’outil de coupe 12 passe par chacun des points Mn de la trajectoire T au cours de sa rotation autour de l’axe A15 du corps de référence 15.
Dans le tableau ci-dessous, on a représenté différents points Mn de la trajectoire T parcourue par l’outil de coupe 12 permettant de réaliser un perçage de forme elliptique, représenté sur l’exemple de réalisation de la figure 4, avec pour chacun desdits points Mn :
- la position angulaire 013ndu premier excentrique 13 par rapport au bâti 10,
- la position angulaire 014ndu deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10,
- le décalage angulaire (Θ14-Θ13)η entre le premier excentrique 13 et le deuxième excentrique 14,
- la vitesse de rotation tûl3ndu premier excentrique 13 par rapport au bâti 10,
- la vitesse de rotation tûl4ndu deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10,
- le rayon D12n de la rotation R12 de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15.
Point Θ13 Θ14 Θ14-Θ13 ω!3 ω!4 D12
Mi Θ13ι Θ14ι (Θ14-Θ13)ι ω13ι ω14ι D121
m2 Θ132 Θ142 (Θ14-Θ13)2 ω132 ω142 D122
Μη Θ13η Θ14η (Θ14-Θ13)η ω13η ω14η D12n
Afin d’obtenir un perçage avec des contours réguliers, il peut être avantageux de définir un nombre important de points Mn de ladite trajectoire T déterminée.
Selon un mode de réalisation, l’écart E13 entre l’axe A13i de la paroi intérieure 13i et l’axe A13e de la paroi extérieure 13e du premier excentrique 13 est égal à l’écart E14 entre l’axe A14i de la paroi intérieure 14i et l’axe A14e de la paroi extérieure 14e du deuxième excentrique 14. Le rayon D12 de la rotation R12 de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 peut ainsi prendre une valeur nulle, lorsque la valeur absolue du décalage radial Θ14-Θ13 est égale à 180°. Le procédé convient ainsi pour reproduire n’importe quelle trajectoire T de l’outil de coupe 12 dans ladite zone Z12 formant un disque, centrée sur l’axe A15 du corps de référence 15, de rayon E13+E14.
Ainsi, le rayon D12 de la rotation de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 peut varier entre une valeur nulle et une valeur maximale correspondant au rayon E13+14 du cercle C’ définissant ladite zone Z12.
Lorsque le rayon D12 de la rotation R12 est nul, la trajectoire T parcourue par l’outil de coupe 12 ne comprend que la rotation de l’outil de coupe 12 sur lui-même et permet la réalisation de perçages dont le diamètre correspond sensiblement à celui de l’outil de coupe 12.
Dans un tel mode de réalisation, afin d’obtenir un rayon D12 nul, il suffit de positionner le premier excentrique 13 de telle sorte que l’axe A14e de la paroi extérieure 14e du deuxième excentrique 14 coïncide avec l’axe A13i de la paroi intérieure 13i du premier excentrique 13. L’excentricité du deuxième excentrique 14 et du premier excentrique 13 vont alors s’annuler, et l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même coïncide alors avec l’axe A14e de la paroi extérieure 14e du deuxième excentrique 14.
La valeur minimale dudit rayon D12 correspond à un décalage angulaire Θ14-Θ13 de valeur absolue 180° tandis que la valeur maximale du rayon D12 correspond à un décalage angulaire Θ14-Θ13 de valeur nulle.
A titre indicatif, l’excentricité E13 du premier excentrique 13 peut être comprise entre 0,1 et 1 mm.
A titre indicatif, l’excentricité E14 du deuxième excentrique 14 peut être comprise entre 0,1 et 1 mm.
Selon un mode de réalisation, la trajectoire T déterminée comprend, au moins sur une section, une trajectoire circulaire TC, et dans le procédé, on pilote la position angulaire Θ13 et la vitesse de rotation ω13 du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 et la position angulaire Θ14 et la vitesse de rotation ω14 du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10, de telle sorte que le décalage angulaire Θ14-Θ13 demeure constant lors de la rotation de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 de sorte à ce que l’outil de coupe 12 décrive une rotation R12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 de rayon D12 constant et suive ladite trajectoire circulaire TC.
Grâce à cette disposition avantageuse de l’invention, il est possible de réaliser un perçage comprenant au moins une section en forme de disque ou en forme d’anneau.
Selon un mode de réalisation, la trajectoire T déterminée comprend, au moins sur une section, une trajectoire non circulaire TNC, et dans lequel on pilote la position angulaire Θ13 et la vitesse de rotation ω13 du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 et la position angulaire Θ14 et la vitesse de rotation ω14 du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10, de telle sorte que le décalage angulaire Θ14-Θ13 varie lors de la rotation de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 de sorte à ce que l’outil de coupe 12 décrive une rotation R12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 de rayon D12 variable et suive ladite trajectoire non circulaire TNC.
Ainsi, comme visible sur l’exemple de réalisation de la figure 7, la trajectoire T peut comprendre au moins une section circulaire TC et une section non circulaire TNC pour la réalisation de perçages de forme complexe.
Grâce à cette disposition avantageuse de l’invention, il est alors possible de réaliser un perçage de forme complexe, comportant au moins une section non circulaire de façon simple, sans recourir à une cinématique complexe, prévoyant par exemple l’emploi d’une table XY, à la commande complexe.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de perçage orbital 1 comprend en outre des moyens 16 d’entraînement en translation de l’outil de coupe 12, selon une direction parallèle à l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, afin de permettre le déplacement en translation de l’outil de coupe 12.
Selon ce mode de réalisation, les moyens 16 d’entraînement en translation comprennent un système vis/écrou, comprenant une tige filetée 161 entraînée en rotation par l’intermédiaire d’un moteur 162 et un écrou monté mobile en translation par rapport au bâti 10, ladite tige filetée 162 étant reçue dans ledit écrou.
Selon ce mode de réalisation, on entraîne en translation l’outil de coupe 12 par l’intermédiaire des moyens 16 d’entraînement en translation au cours de l’étape (b) du procédé.
Comme visible plus particulièrement sur l’exemple de réalisation des figures 1 et 3, ladite vis 161 est disposée parallèlement à l’axe de rotation A12 du moteur 11, correspondant à l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même.
L’écrou dudit système vis/écrou est prévu pour être disposé sur un élément distinct du dispositif de perçage orbital 1 selon l’invention, et notamment du bâti 10 du dispositif de perçage orbital 1.
L’emploi d’un tel système vis/écrou permet d’obtenir un perçage à la profondeur souhaitée, de façon précise.
L’invention concerne également un dispositif 1 de perçage orbital comprenant, sur un même bâti 10 :
- un moteur 11,
- un outil de coupe 12 entraîné en rotation sur lui-même par ledit moteur 11, autour de son axe de rotation A12,
- un premier excentrique 13, intérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant ledit moteur 11, le premier excentrique 13 étant configuré pour être monté mobile par rapport au moteur 11, ledit moteur 11 étant configuré pour être monté immobile en rotation par rapport au bâti 10 autour de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, le premier excentrique 13 comprenant une paroi cylindrique intérieure 13i d’axe A13i et une paroi cylindrique extérieure 13e d’axe A13e, l’axe A13i de la paroi cylindrique intérieure 13i étant décalé d’une distance E13 par rapport à l’axe de la paroi cylindrique extérieure,
- un deuxième excentrique 14, extérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant le premier excentrique 13, monté mobile en rotation par rapport au deuxième excentrique 14, le deuxième excentrique 14 comprenant une paroi cylindrique intérieure 14i d’axe A14i et une paroi cylindrique extérieure 14e d’axe A14e, l’axe A14i de la paroi cylindrique intérieure 14i étant décalé d’une distance E14 par rapport à l’axe A14e de la paroi cylindrique extérieure 14e,
- un corps de référence 15, solidaire du bâti 10, comprenant une paroi cylindre intérieure 15i d’axe A15, recevant le deuxième excentrique 14 monté mobile en rotation par rapport au corps de référence,
- un premier moyen d’entraînement 130, configuré pour entraîner en rotation le premier excentrique 13 par rapport au bâti 10, à une vitesse de rotation ω13,
- un deuxième moyen d’entraînement 140 configuré pour entraîner en rotation le deuxième excentrique par rapport au bâti 10 à une vitesse de rotation ω14, simultanément à la rotation du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10,
- des moyens de pilotage configurés pour la réalisation d’un perçage à la forme et aux dimensions souhaitées par le parcours par l’outil de coupe 12 d’une trajectoire T déterminée, par la mise en œuvre des étapes suivantes :
- mise en rotation de l’outil de coupe 12 sur lui-même autour de son axe de rotation A12,
- mises en rotations continues et simultanées du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 à une vitesse de rotation ω13, et du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10 à une vitesse de rotation ω14, de sorte que l’outil de coupe 12 effectue également une rotation R12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15 de rayon D12, correspondant à la distance séparant l’axe A15 du corps de référence 15 de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, et
- pilotage en continu et simultanément de la position angulaire Θ13 et de la vitesse de rotation ω13 par rapport au bâti 10 du premier excentrique 13, et de la position angulaire Θ14 et de la vitesse de rotation ω14 par rapport au bâti lOdu deuxième excentrique 14, de telle sorte que l’outil de coupe 12 suive ladite trajectoire T déterminée, située dans une zone Z12 définie entre le cercle C, centré sur l’axe A15 et de rayon IE13-E14I, et le cercle C’, centré sur l’axe A15 et de rayon E13+E14.
Selon l’invention, lesdits moyens de pilotage conviennent pour reproduire n’importe quelle trajectoire T de l’outil de coupe 12 dans ladite zone Z12 par contrôle en continu, au cours du perçage, du décalage angulaire Θ14 - Θ13, entre la position angulaire Θ13 par rapport au bâti 10 du premier excentrique 13 et la position angulaire Θ14 par rapport au bâti 10 du deuxième excentrique 14.
Un tel dispositif de perçage orbital 1 est apte à mettre en œuvre le procédé selon l’invention décrit précédemment.
Ainsi, l’ensemble des dispositions et des avantages décrits précédemment concernant le dispositif de perçage orbital 1 mettant en œuvre le procédé de perçage orbital selon l’invention décrit précédemment, et fourni au cours des étapes (a) et (b) dudit procédé, s’appliquent au dispositif de perçage orbital 1 selon l’invention.
Un tel dispositif de perçage orbital 1, visible par exemple sur les figures 1 et 3 peut par exemple être prévu comme un dispositif amovible, par exemple portatif, pouvant être porté et manipulé par un opérateur. Un bâti supplémentaire (non représenté) peut alors être prévu afin d’améliorer l’ergonomie du dispositif de perçage orbital 1 et faciliter sa manipulation.
Alternativement, un tel dispositif de perçage orbital 1 peut être prévu pour être disposé sur une machine-outil, ou encore sur un bras robotisé, par l’intermédiaire de moyens de fixation appropriés.
Selon un mode de réalisation, le premier moyen d’entraînement 130 comprend une première couronne dentée 131 périphérique, montée rotative autour de l’axe du corps de référence 15, solidaire en rotation du premier excentrique 13, et un moteur 132, solidaire du bâti 10, avec un pignon denté 133 monté sur l’arbre d’entraînement du moteur 132 venant engrener avec ladite première couronne dentée 131, la première couronne dentée 131 et le premier excentrique 131 étant solidaires par l’intermédiaire d’un joint d’Oldham 134 afin de compenser le désaxement entre la première couronne dentée 131 et le premier excentrique 13.
Cette disposition avantageuse de l’invention permet d’assurer l’entraînement en rotation du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 de façon précise et fiable au cours du temps, et notamment par rapport aux dispositifs de l’état de la technique employant une courroie de transmission, ce qui permet d’ajuster de façon précise la position angulaire Θ13 et la vitesse de rotation ω13 du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10, ainsi que sa position relative par rapport au deuxième excentrique 14, et donc le rayon D12 de la rotation R12 de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15.
Comme visible sur l’exemple de réalisation de la figure 2a, grâce à cette disposition avantageuse de l’invention, la position de l’axe de rotation A131 de la couronne dentée 131 sur elle-même demeure fixe par rapport à l’axe de rotation A133 du pignon denté 133 sur lui-même, tandis que la position de l’axe de rotation A13i du premier excentrique 13 par rapport au bâti 10 varie par rapport à l’axe de rotation A131 de la couronne dentée 131 sur elle-même.
Le joint d’Oldham permet de transmettre le mouvement de rotation de ladite couronne dentée 131 au premier excentrique 13, en compensant le décalage entre l’axe de rotation A131 de la couronne dentée 131 et l’axe de rotation A13i du premier excentrique 13.
L’emploi d’un joint d’Oldham permet de diminuer l’encombrement d’un tel dispositif de perçage orbital 1, notamment en comparaison avec l’emploi d’un double joint de Cardan.
Selon un mode de réalisation, le deuxième moyen d’entraînement 140 comprend une deuxième couronne dentée 141 périphérique, solidaire et coaxiale à la paroi cylindrique extérieure 14e du deuxième excentrique 14 et un moteur 142 avec un pignon denté 143 monté sur l’arbre d’entraînement du moteur et venant engrener avec ladite couronne dentée 141.
Cette disposition avantageuse de l’invention permet d’assurer l’entraînement en rotation du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10 de façon précise et fiable au cours du temps, et notamment par rapport aux dispositifs de l’état de la technique employant une courroie de transmission, ce qui permet d’ajuster de façon précise la position angulaire Θ14 et la vitesse de rotation ω14 du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10, ainsi que sa position relative par rapport au premier excentrique 13, et donc le rayon D12 de la rotation R12 de l’outil de coupe 12 autour de l’axe A15 du corps de référence 15.
Ladite couronne dentée 141 peut être ménagée d’un seul tenant avec la paroi extérieure 14e du deuxième excentrique 14, ou être réalisée sous la forme d’une pièce séparée.
Afin de faciliter le pilotage du dispositif de perçage orbital 1 selon l’invention, le moteur 132 du premier moyen d’entraînement 130 et le moteur 142 du deuxième moyen d’entraînement 140 peuvent être des moteurs électriques, par exemple identiques.
Selon un mode de réalisation, le moteur 132 du premier moyen d’entraînement 130 et le moteur 142 du deuxième moyen d’entraînement 140 sont fixés sur une même paroi de fixation F10, solidaire du bâti 10.
Avantageusement, et afin d’équilibrer la répartition du poids des moteurs 132, 142 sur le bâti 10, le moteur 132 du premier moyen d’entraînement 130 et le moteur 142 du deuxième moyen d’entraînement 140 sont disposés avec leurs arbres d’entraînement A132, A142 parallèles, et de part et d’autre, à équidistance de l’axe A15 du corps de référence 15.
Selon un mode de réalisation, la première couronne dentée 131 du premier moyen d’entraînement 130 et la deuxième couronne dentée 141 du deuxième moyen d’entrainement 140 sont identiques, présentant un même diamètre, un même nombre de dents, et un même pas et profil de denture.
De la même façon, si les moteurs 132, 142 sont disposés de part et d’autre de l’axe A15 du corps de référence 15, et à équidistance de l’axe A15 du corps de référence, et les pignons 133, 143, montés sur leurs arbres d’entraînement respectifs peuvent également être identiques, présentant un même diamètre, un même nombre de dents, et un même pas et profil de denture.
Ainsi, l’ajustement des positions angulaires Θ13, Θ14 et des vitesses de rotation ω13 et ω14, est plus aisé à piloter, en ce que les vitesses de rotation ω13 et ω14 seront identiques pour des vitesses de rotation identiques des arbres d’entraînement A132, A142 des moteurs 132, 142.
Selon un mode de réalisation, ledit dispositif de perçage orbital 1 comprend en outre des moyens 16 d’entraînement en translation de l’outil de coupe 12, selon une direction parallèle à l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, afin de permettre le déplacement en translation de l’outil de coupe 12.
Selon un mode de réalisation, les moyens 16 d’entraînement en translation comprennent un système vis/écrou, comprenant une tige filetée 161 entraînée en rotation par l’intermédiaire d’un moteur 162 et un écrou mobile en translation par rapport au bâti 10, ladite tige filetée 161 étant reçue dans ledit écrou.
Le moteur 162 peut être relié à un moyen de commande, par exemple un circuit électronique de commande, permettant de piloter la rotation du moteur 162 de sorte à obtenir le déplacement en translation de l’outil de coupe 12 selon une distance souhaitée, pour obtenir la profondeur du perçage souhaitée.
Avantageusement, et afin de faciliter le pilotage du dispositif de perçage orbital selon l’invention, le moteur 162 peut être un moteur électrique.
Selon un mode de réalisation, le moteur 162 des moyens d’entraînement en translation est fixé sur ladite paroi de fixation F10 du bâti 10.
Selon un mode de réalisation, le moteur 11 entraînant l’outil de coupe 12 en rotation sur lui-même comprend un stator et un rotor, l’outil de coupe 12 étant monté en entraînement direct sur ledit rotor dudit moteur 11, rigidement solidaire du rotor.
Cette disposition avantageuse de l’invention permet d’améliorer la précision du perçage obtenu avec le dispositif de perçage orbital 1 selon l’invention, en ce que les incertitudes liées à l’emploi d’éléments de transmission (tels que des engrenages...) entre le rotor du moteur 11 et l’outil de coupe 12 est ainsi évitée.
L’outil de coupe 12 peut par exemple être fixé sur le rotor du moteur 11 par l’intermédiaire d’un porte-outil P12, comme visible sur l’exemple de réalisation des figures 1 et 3.
Selon un mode de réalisation, le moteur 11 entraînant l’outil de coupe 12 en rotation sur lui-même comprend des moyens de branchement 17, prévus pour être branchés à une alimentation en énergie, afin d’alimenter ledit moteur 11 en énergie, lesdits moyens de branchement 17 étant disposés à proximité d’une extrémité longitudinale arrière EU du moteur 11, à l’opposé de l’outil de coupe 12, et montés mobiles en rotation autour de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, avec un débattement angulaire limité.
Selon ce mode de réalisation, un doigt de branchement 18, mobile en rotation et en translation par rapport au bâti 10 est prévu afin d’assurer le branchement d’une source d’énergie auxdits moyens de branchement 17, et bloquant la rotation du moteur 11 autour de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même tout en assurant son guidage par rapport au bâti 10 lors de la mise en rotation du premier excentrique 13 et du deuxième excentrique 14 par rapport au bâti 10.
Grâce à cette disposition avantageuse de l’invention, les moyens de branchements 17 du moteur 11 ne vont pas tourner autour de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12, et ne risquent pas de se détériorer, notamment dans le cas où lesdits moyens de branchement 17 comportent des fils électriques, comme visible sur l’exemple de réalisation de la figure 3.
De ce fait, il n’est pas nécessaire d’employer des connecteurs électriques tournants, complexes et onéreux, contrairement par exemple au dispositif décrit dans le document WO 2009/005446 Al.
Comme visible sur les exemples de réalisation des figures 3 et 6, ledit doigt de branchement 18 peut être monté sur la platine de fixation F10 du bâti 10. Ledit doigt de branchement 18 comprend par exemple une portion longitudinale L18 avec deux extrémités longitudinales E18, E18’. Au niveau d’une première extrémité longitudinale E18 de la portion longitudinale L18, le doigt de branchement 18 peut comprendre un plot de guidage G18, prévu pour être reçu dans un trou oblong 010 ménagé sur ladite platine de fixation F10, le diamètre du trou oblong 010 étant par exemple de rayon sensiblement identique à celui du cylindre formant ledit plot de guidage 18, de telle sorte que ledit plot de guidage G18 puisse coulisser le long dudit trou oblong O10 tout en pivotant autour de l’axe du plot de guidage G18, autorisant de ce fait le déplacement du doigt de branchement 18 par rapport au bâti 10, selon une direction D18 sensiblement perpendiculaire à l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 et appartenant à un plan parallèle au plan dans lequel l’outil de coupe se déplace au cours de la rotation des deux excentriques 13, 14, combiné à une rotation autour de l’axe dudit plot de guidage G18.
Au niveau de la deuxième extrémité longitudinale El8’ de la portion longitudinale L18 du doigt de branchement 18, une rainure de guidage RI8 peut également être prévue, s’étendant selon une direction sensiblement parallèle à ladite direction DI8, et recevant les moyens de branchement 17, configurée de sorte à autoriser la translation selon ladite direction DI8, du moteur 11 par rapport au doigt de branchement 18.
Ainsi, l’emploi combiné du doigt de branchement 18 avec son plot de guidage G18 prévu pour pivoter et coulisser dans ledit trou oblong 010 de la platine de fixation F10, et sa rainure de guidage RI8 prévue pour autoriser la translation des moyens de branchement 17, ainsi que la rotation des moyens de branchement 17 autour de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même, par rapport au moteur 11, permet à la portion longitudinale L18 du doigt de branchement 18 d’avoir un déplacement similaire à celui du vilebrequin d’un moteur avec le moteur 11 au niveau de l’une de ses extrémités longitudinales El8’. Le moteur 11 demeure ainsi immobile en rotation autour de l’axe de rotation A12 de l’outil de coupe 12 sur lui-même tout en suivant le mouvement de rotation orbitale généré par la mise en œuvre des deux excentriques 13, 14.
Naturellement, d’autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l’Homme du 5 métier sans pour autant sortir du cadre de l’invention définie par les revendications ciaprès.
NOMENCMLATURE
I. Dispositif de perçage orbital
10. Bâti
F10. Paroi de fixation
010. Trou oblong
II. Moteur
EU. Extrémité longitudinale arrière
12. Outil de coupe
A12. Axe de rotation
P12. Porte-outil
R12. Rotation
D12. Rayon
Z12. Zone
13. Premier excentrique
Θ13. Position angulaire
E13. Ecartement (distance)
13i. Paroi intérieure
13e. Paroi extérieure
A13i, A13e. Axe
130. Premier moyen d’entraînement
131. Couronne dentée
132. Moteur
133. Pignon
14. Deuxième excentrique
Θ14. Position angulaire
E14. Ecartement (distance)
14i. Paroi intérieure
14e. Paroi extérieure
A14i, A14e. Axe
140. Deuxième moyen d’entraînement
141. Couronne dentée
142. Moteur
143. Pignon
15. Corps de référence
A15. Axe
15i. Paroi intérieure
X. Axe horizontal de référence
Y. Axe vertical de référence
16. Moyens d’entraînement en translation
161. Tige filetée
162. Moteur
A162. Axe de rotation
17. Moyens de branchement
18. Doigt de branchement
El8, El8’. Extrémité longitudinale
L18. Portion longitudinale
G18. Plot de guidage
RI8. Rainure
DI8. Direction
P. Perçage
T. Trajectoire
TC. Section circulaire
TNC. Section non circulaire ω13. Vitesse de rotation premier excentrique ω!4. Vitesse de rotation deuxième excentrique

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de perçage orbital pour la réalisation d’un perçage dans une pièce, comprenant les étapes :
    (a) fournitures d’un dispositif de perçage orbital (1) comprenant, sur un même bâti (10):
    - un moteur (11),
    - un outil de coupe (12), entraîné en rotation sur lui-même par ledit moteur (11), autour de son axe de rotation (A 12),
    - un premier excentrique (13), intérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant ledit moteur (11), ledit premier excentrique (13) étant configuré pour être monté mobile en rotation par rapport au moteur (11), ledit moteur (11) étant configuré pour être monté immobile en rotation par rapport au bâti (10) autour de l’axe de rotation (A12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même, ledit corps cylindrique creux comprenant une paroi cylindrique intérieure (13i) d’axe (A13i) et une paroi cylindrique extérieure (13e) d’axe (A13e), l’axe (A13i) de la paroi cylindrique intérieure (13i) étant décalé d’une distance (E13) par rapport à l’axe (A13e) de la paroi cylindrique extérieure (13e),
    - un deuxième excentrique (14), extérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant le premier excentrique (13), monté mobile en rotation par rapport au deuxième excentrique (14), le deuxième excentrique (14) comprenant une paroi cylindrique intérieure (14i) d’axe (A14i) et une paroi cylindrique extérieure (14e) d’axe (A14e), l’axe (A14i) de la paroi cylindrique intérieure étant décalé d’une distance (E14) par rapport à l’axe (A14e) de la paroi cylindrique extérieure (14e),
    - un corps de référence (15), solidaire du bâti (10), comprenant une paroi cylindrique intérieure (15i) d’axe (A15), recevant le deuxième excentrique (14), monté mobile en rotation par rapport au corps de référence (15),
    - un premier moyen d’entraînement (130) configuré pour entraîner en rotation le premier excentrique (13) par rapport au bâti (10),
    - un deuxième moyen d’entraînement (140), distinct du premier moyen d’entrainement (130), configuré pour entraîner en rotation le deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10), (b) réalisation d’un perçage à la forme et aux dimensions souhaitées par le parcours par l’outil de coupe (12) d’une trajectoire (T) déterminée, avec :
    - mise en rotation de l’outil de coupe (12) sur lui-même autour de son axe de rotation (A12),
    - mises en rotations continues et simultanées du premier excentrique (13) par rapport au bâti (10) à une vitesse de rotation ω13, et du deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10) à une vitesse de rotation ω14, de sorte que l’outil de coupe (12) effectue également une rotation (R12) autour de l’axe (A15) du corps de référence (15) de rayon (D12), correspondant à la distance séparant l’axe (A15) du corps de référence (15) de l’axe de rotation (A12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même, et
    - pilotage en continu et simultanément de la position angulaire Θ13 et de la vitesse de rotation ω13 par rapport au bâti (10) du premier excentrique (13), et de la position angulaire Θ14 et de la vitesse de rotation ω14 par rapport au bâti (10) du deuxième excentrique (14), de telle sorte que l’outil de coupe (12) suive ladite trajectoire (T) déterminée, située dans une zone (Z12) définie entre le cercle (C), centré sur l’axe (A15) et de rayon IE13-E14I, et le cercle (C’), centré sur l’axe (A15) et de rayon (E13+E14), et lequel le procédé convient pour reproduire n’importe quelle trajectoire (T) de l’outil de coupe (12) dans ladite zone (Z 12) par contrôle en continu au cours du perçage du décalage angulaire (Θ14- Θ13) entre la position angulaire Θ13 par rapport au bâti (10) du premier excentrique (13) et la position angulaire Θ14 par rapport au bâti (10) du deuxième excentrique (14).
  2. 2. Procédé de perçage orbital selon la revendication 1, dans lequel :
    - on définit une pluralité de points (Mn) appartenant à ladite trajectoire déterminée (T), et on détermine, pour chaque point (Mn), la position angulaire Θ13η du premier excentrique (13) par rapport au bâti (10) et la position angulaire Θ14η du deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10) permettant à l’outil de coupe (12) d’atteindre chacun des points (Mn) de la trajectoire (T) au cours de sa rotation autour de l’axe (A15) du corps de référence (15), et
    - on pilote en continu et simultanément la position angulaire Θ13 et la vitesse de rotation ω13 par rapport au bâti (10) du premier excentrique (13), et la position angulaire Θ14 et la vitesse de rotation ω14 par rapport au bâti (10) du deuxième excentrique (14), avec contrôle du décalage angulaire (Θ14-Θ13), de sorte que l’outil de coupe (12) passe par chacun des points (Mn) de la trajectoire (T) au cours de sa rotation autour de l’axe (A 15) du corps de référence (15).
  3. 3. Procédé de perçage orbital selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’écart (E13) entre l’axe (A 13i) de la paroi intérieure (13i) et l’axe (A 13e) de la paroi extérieure (13e) du premier excentrique (13) est égal à l’écart (E14) entre l’axe (A14i) de la paroi intérieure (14i) et l’axe (A14e) de la paroi extérieure (14e) du deuxième excentrique (14) , le procédé convenant ainsi pour reproduire n’importe quelle trajectoire (T) de l’outil de coupe (12) dans ladite zone (Z12) formant un disque, centrée sur l’axe (A15) du corps de référence (15), de rayon (E13+E14).
  4. 4. Procédé de perçage orbital selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la trajectoire (T) déterminée comprend, au moins sur une section, une trajectoire circulaire (TC), et dans lequel on pilote la position angulaire Θ13 et la vitesse de rotation ω13 du premier excentrique (13) par rapport au bâti (10) et la position angulaire Θ14 et la vitesse de rotation ω14 du deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10), de telle sorte que le décalage angulaire Θ14-Θ13 demeure constant lors de la rotation de l’outil de coupe (12) autour de l’axe (A15) du corps de référence (15) de sorte à ce que l’outil de coupe (12) décrive une rotation (R 12) autour de l’axe (A 15) du corps de référence (15) de rayon (D12) constant et suive ladite trajectoire circulaire (TC).
  5. 5. Procédé de perçage orbital selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel la trajectoire (T) déterminée comprend, au moins sur une section, une trajectoire non circulaire (TNC), et dans lequel on pilote la position angulaire Θ13 et la vitesse de rotation ω13 du premier excentrique (13) par rapport au bâti (10) et la position angulaire Θ14 et la vitesse de rotation ω14 du deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10), de telle sorte que le décalage angulaire Θ14-Θ13 varie lors de la rotation de l’outil de coupe (12) autour de l’axe (A15) du corps de référence (15) de sorte à ce que l’outil de coupe (12) décrive une rotation (R 12) autour de l’axe (A 15) du corps de référence (15) de rayon (D12) variable et suive ladite trajectoire non circulaire (TNC).
  6. 6. Procédé de perçage orbital selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le dispositif de perçage orbital (1) comprend en outre des moyens (16) d’entraînement en translation de l’outil de coupe (12), selon une direction parallèle à l’axe de rotation (A12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même, afin de permettre le déplacement en translation de l’outil de coupe (12), les moyens (16) d’entraînement en translation comprenant un système vis/écrou, comprenant une tige filetée (161) entraînée en rotation par l’intermédiaire d’un moteur (162) et un écrou monté mobile en translation par rapport au bâti (10), ladite tige filetée (162) étant reçue dans ledit écrou, et dans lequel, on entraîne en translation l’outil de coupe (12) par l’intermédiaire des moyens (16) d’entraînement en translation au cours de l’étape (b) du procédé.
  7. 7. Dispositif (1) de perçage orbital comprenant, sur un même bâti (10) :
    - un moteur (11),
    - un outil de coupe (12) entraîné en rotation sur lui-même par ledit moteur (11), autour de son axe de rotation (A 12),
    - un premier excentrique (13), intérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant ledit moteur (11), ledit premier excentrique (13) étant configuré pour être monté mobile en rotation par rapport au moteur (11), ledit moteur (11) étant configuré pour être immobile en rotation par rapport au bâti (10) autour de l’axe de rotation (A12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même, le premier excentrique (13) comprenant une paroi cylindrique intérieure (13i) d’axe (A13i) et une paroi cylindrique extérieure (13e) d’axe (A 13e), l’axe (A 13i) de la paroi cylindrique intérieure (13i) étant décalé d’une distance (E13) par rapport à l’axe (A13e) de la paroi cylindrique extérieure (13e),
    - un deuxième excentrique (14), extérieur, comprenant un corps cylindrique creux recevant le premier excentrique (13), monté mobile en rotation par rapport au deuxième excentrique (14), le deuxième excentrique (14) comprenant une paroi cylindrique intérieure (14i) d’axe (A14i) et une paroi cylindrique extérieure (14e) d’axe (A14e), l’axe (A14i) de la paroi cylindrique intérieure (14i) étant décalé par rapport à l’axe (A14e) de la paroi cylindrique extérieure (14e),
    - un corps de référence (15), solidaire du bâti (10), comprenant une paroi cylindrique intérieure (15i) d’axe (A15), recevant le deuxième excentrique (14), monté mobile en rotation par rapport au corps de référence (15),
    - un premier moyen d’entraînement (130) configuré pour entraîner en rotation le premier excentrique (13) par rapport au bâti (10), à une vitesse de rotation ω13,
    - un deuxième moyen d’entraînement (140) configuré pour entraîner en rotation le deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10) à une vitesse de rotation ω14, simultanément à la rotation du premier excentrique (13) par rapport au bâti (10),
    - des moyens de pilotage configurés pour la réalisation d’un perçage à la forme et aux dimensions souhaitées par le parcours par l’outil de coupe (12) d’une trajectoire (T) déterminée, par la mise en œuvre des étapes suivantes :
    - mise en rotation de l’outil de coupe (12) sur lui-même autour de son axe de rotation (A 12),
    - mises en rotations continues et simultanées du premier excentrique (13) par rapport au bâti (10) à une vitesse de rotation ω13, et du deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10) à une vitesse de rotation ω14, de sorte que l’outil de coupe (12) effectue également une rotation (R12) autour de l’axe (A15) du corps de référence (15) de rayon (D12), correspondant à la distance séparant l’axe (A15) du corps de référence (15) de l’axe de rotation (A 12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même, et
    - pilotage en continu et simultanément de la position angulaire Θ13 et de la vitesse de rotation ω13 par rapport au bâti (10) du premier excentrique (13), et de la position angulaire Θ14 et de la vitesse de rotation ω14 par rapport au bâti (10) du deuxième excentrique (14), de telle sorte que l’outil de coupe (12) suive ladite trajectoire (T) déterminée, située dans une zone (Z12) définie entre le cercle (C), centré sur l’axe (A15) et de rayon IE13-E14I, et le cercle (C’), centré sur l’axe (A15) et de rayon (E13+E14), et dans lequel lesdits moyens de pilotage conviennent pour reproduire n’importe quelle trajectoire (T) de l’outil de coupe (12) dans ladite zone (Z12) par contrôle en continu au cours du perçage du décalage angulaire (Θ14-Θ13) entre la position angulaire Θ13 par rapport au bâti (10) du premier excentrique (13) et la position angulaire Θ14 par rapport au bâti (10) du deuxième excentrique (14).
  8. 8. Dispositif (1) selon la revendication 7, dans lequel le premier moyen d’entraînement (130) comprend une première couronne dentée (131) périphérique, montée rotative autour de l’axe (A 15) du corps de référence, (15) solidaire en rotation du premier excentrique (13), et un moteur (132), solidaire du bâti (10), avec un pignon denté (133) monté sur l’arbre d’entraînement du moteur (132) venant engrener avec ladite première couronne dentée (131), la première couronne dentée (131) et le premier excentrique (131) étant solidaires par l’intermédiaire d’un joint d’Oldham (134) afin de compenser le désaxement entre la première couronne dentée (131) et le premier excentrique (13).
  9. 9. Dispositif (1) selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le deuxième moyen d’entraînement (140) comprend une deuxième couronne dentée (141) périphérique, solidaire et coaxiale à la paroi cylindrique extérieure (14e) du deuxième excentrique (14) et un moteur (142) avec un pignon denté (143) monté sur l’arbre d’entraînement du moteur (142) et venant engrener avec ladite couronne dentée (141).
  10. 10. Dispositif (1) selon les revendications 8 et 9, dans lequel le moteur (132) du premier moyen d’entraînement (130) et le moteur (142) du deuxième moyen d’entraînement (140) sont fixés sur une même paroi de fixation (F10), solidaire du bâti (10).
  11. 11. Dispositif (1) selon les revendications 8 et 9, prises seules ou en combinaison avec la revendication 10, dans lequel la première couronne dentée (131) du premier moyen d’entraînement (130) et la deuxième couronne dentée (141) du deuxième moyen d’entrainement (140) sont identiques, présentant un même diamètre, un même nombre de dents, et un même pas et profil de denture.
  12. 12. Dispositif (1) selon l’une des revendications 7 à 10, comprenant en outre des moyens (16) d’entraînement en translation de l’outil de coupe (12), selon une direction parallèle à l’axe de rotation (A12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même, afin de permettre le déplacement en translation de l’outil de coupe (12).
  13. 13. Dispositif (1) selon la revendication 12, dans lequel les moyens (16) d’entraînement en translation comprennent un système vis/écrou, comprenant une tige filetée (161) entraînée en rotation par l’intermédiaire d’un moteur (162) et un écrou monté mobile en translation par rapport au bâti (10), ladite tige filetée (161) étant reçue dans ledit écrou.
  14. 14. Dispositif (1) selon les revendications 10 et 13, dans laquelle le moteur (162) des moyens (16) d’entraînement en translation est fixé sur ladite paroi de fixation (F10) du bâti (10).
  15. 15. Dispositif (1) selon l’une des revendications 7 à 14, dans lequel le moteur (11) entraînant l’outil de coupe (12) en rotation sur lui-même comprend un stator et un rotor, l’outil de coupe (12) étant monté en entraînement direct sur ledit rotor dudit moteur (11), rigidement solidaire du rotor.
  16. 16. Dispositif (1) selon l’une des revendications 7 à 15, dans lequel le moteur (11) entraînant l’outil de coupe (12) en rotation sur lui-même comprend des moyens de branchement (17), prévus pour être branchés à une alimentation en énergie, afin d’alimenter ledit moteur (11) en énergie, lesdits moyens de branchement (17) étant disposés au niveau d’une extrémité longitudinale arrière (EU) du moteur (11), à l’opposé de l’outil de coupe (12), et montés mobiles en rotation autour de l’axe de rotation (A12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même avec un débattement angulaire limité, et dans lequel un doigt de branchement (18), mobile en rotation et en translation par rapport au bâti (10) est prévu afin d’assurer le branchement d’une source d’énergie auxdits moyens de branchement (17), et bloquant la rotation du moteur (11) autour de l’axe de rotation (A12) de l’outil de coupe (12) sur lui-même tout en assurant son guidage par rapport au bâti (10) lors de la mise en rotation du premier excentrique (13) et du deuxième excentrique (14) par rapport au bâti (10).
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